基于ZigBee智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計

摘 要：科技的發(fā)展，給傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)帶來新的發(fā)展機遇。能夠智能的調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，合理控制光、溫度、濕度等條件，可以使農(nóng)作物快速生長。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中可以通過ZigBee技術(shù)把各個傳感器連接起來，從而實現(xiàn)智能化控制。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；智能農(nóng)業(yè)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

中圖分類號：TP274.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-01

一、什么是ZigBee

ZigBee是IEEE 802.15.4協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個協(xié)定規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。ZigBee的命名，源自于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和\"嗡嗡\"（zig）地抖動翅膀的\"舞蹈\"來與同伴傳遞花粉所在方位資訊，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)路。其特點是短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低資料速率、低成本。主要應(yīng)用的方向在于家庭裝置自動化、環(huán)境安全與控制、個人醫(yī)療照護、自動控制和遠端控制領(lǐng)域、嵌入式各種設(shè)備[1]。簡而言之，ZigBee就是一種便宜，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。

ZigBee在中國被譯為\"紫蜂\"，它與藍牙相類似.是一種新興的短距離無線技術(shù)，用于感測控制應(yīng)用（sensor and control）。此想法在IEEE 802.15工作組中提出，于是成立了TG4工作組，并制定規(guī)范IEEE802.15.4。IEEE802.15.4規(guī)范是一種經(jīng)濟、高效、低資料速率（<250kbps）、工作在2.4 GHz和868/928MHz的無線技術(shù)，用于個人區(qū)域網(wǎng)和對等網(wǎng)路。它是ZigBee應(yīng)用屋和網(wǎng)路層協(xié)定的基礎(chǔ)。ZigBee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低資料速率、低成本的無線網(wǎng)路技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍牙之間的技術(shù)提案。主要用于近距離無線連接。它依據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個微小的感測器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些感測器只需要很少的能量，以接力的方式透過無線電波將資料從一個感測器傳到另一個感測器，所以它們的通信效率非常高。

二、ZigBee無線傳感器平臺

ZigBee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模組組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)路平臺，在整個網(wǎng)路范圍內(nèi)，每一個ZigBee網(wǎng)路數(shù)傳模組之間可以相互通信，每個網(wǎng)路節(jié)點間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75m無限擴展。與移動通信的CDMA或GSM不同的是，ZigBee網(wǎng)路主要是為工業(yè)現(xiàn)場自動化控制資料傳輸而建立[2]。因此，它必須具有簡單，使用方便，可靠高，價格低的特點。而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立，每個基地臺價值一般都在百萬元以上，而每個ZigBee設(shè)備卻不到4000元。每個ZigBee網(wǎng)路節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控物件，例如其所連接的感測器直接進行資料獲取和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)路節(jié)點傳過來的資料資料。除此之外，每一個ZigBee網(wǎng)路節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔(dān)網(wǎng)路資訊中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接[3]。

三、智能農(nóng)業(yè)平臺傳感器

我們搭建的智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)平臺，所需要常見的傳感器有：人體紅外傳感器、溫度濕度傳感器、可燃氣體傳感器、二氧化碳傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒐饷綦娮鑲鞲衅鳌Ⅻc對點ZigBee模塊、繼電器控制模塊等。

（1）人體紅外傳感器：主要作用是測試環(huán)境是否有物體移動，并且可以實現(xiàn)紅外防盜和紅外控制一體化；（2）溫濕度傳感器：測量環(huán)境內(nèi)的溫度和濕度，平臺程序可以設(shè)定上下臨界值，只要低于或者高于臨界值，系統(tǒng)自動實行保護機制，讓溫度和濕度處于設(shè)定的范圍內(nèi)。例如生豬的生長需要適宜的溫度，本場景加入了對溫度的智能控制設(shè)計。溫度范圍設(shè)定：20-30攝氏度。環(huán)境溫度低于20攝氏度，紅色指示燈亮，表示對場內(nèi)加熱；環(huán)境溫度介于20攝氏度到30攝氏度中間，無動作；環(huán)境溫度高于30攝氏度，電機旋轉(zhuǎn)表示空調(diào)制冷。環(huán)境濕度低于40%，電機旋轉(zhuǎn)，表示空調(diào)除濕；環(huán)境濕度介于40%到90%中間，無動作；環(huán)境濕度高于90%，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)表示加濕器加濕；（3）可燃氣體傳感器：用來探測環(huán)境中的可燃氣含量，超過臨界值，系統(tǒng)自動觸發(fā)保護機制。環(huán)境二氧化碳濃度超出0.5%時，報警信號燈閃亮5分鐘，報警信息記錄，控制攝像頭拍照及向手機通知報警（可選），風(fēng)扇開啟排風(fēng)5分鐘；（4）二氧化碳傳感器：可以感測系統(tǒng)內(nèi)的二氧化碳濃度，超過臨界值，系統(tǒng)自動觸發(fā)保護機制。二氧化碳傳感器模塊可廣泛安裝到家庭網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)系統(tǒng)、控制器、壁掛使用、機器人、汽車等，也可以應(yīng)用于其他許多裝置來控制空氣質(zhì)量；（5）火焰?zhèn)鞲衅髂K：例如可燃氣設(shè)置為1000ppm，當(dāng)有害氣體濃度超過1000ppm時，報警燈亮5分鐘，報警信息記錄，控制攝像頭拍照及手機通知報警（可選），排風(fēng)扇開啟5分鐘；當(dāng)有害氣體濃度超過1000ppm時，報警燈亮5分鐘，報警信息記錄，控制攝像頭拍照及手機通知報警（可選），排風(fēng)扇開啟5分鐘；（6）光敏電阻傳感器：可以探測環(huán)境中的光的強度，保持生產(chǎn)環(huán)境中所需要的光線。利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小；入射光弱，電阻增大。在時間段6點到21點，光照低于300流明時，開啟照明燈，高于300流明時，關(guān)閉照明燈；再其它時間段關(guān)閉照明燈；時間調(diào)整可以在界面上模擬。

四、ZigBee無線傳感平臺搭建

整個平臺設(shè)計到各種方面，作者搭建的平臺主要是通過各種傳感器、控制器件、ZigBee設(shè)備以及Android平臺終端和配套的軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控，從而實現(xiàn)智能化的監(jiān)控。

參考文獻：

[1]王東.物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)與應(yīng)用實踐[M].北京：機械出版社.

[2]顧福珍.食品安全物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：中國物資出版社，2011.

[3]新大陸公司.新大陸物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：中國電子出版社.

[作者簡介]周創(chuàng)（1984-），男，江蘇人，碩士研究生，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)。